Фронтир для медицины: в СамГМУ представили перспективы нейротехнологий в здравоохранении

Рынок «Нейронет» уже сегодня обладает целым рядом сквозных решений для самых разных сфер экономики. Ещё больше проектов находятся на стадии прикладных исследований, чтобы в обозримом будущем занять свою нишу в нейроиндустрии. Многие из них связаны с медициной – одним из фундаментальных направлений отрасли.

Участники рынка «Нейронет» встретились в рамках отдельного слёта, чтобы обсудить перспективы нейротехнологий в сфере здравоохранения. Мероприятие прошло в стенах Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ) 20 декабря 2024 года.

Как отметил профессор Александр Колсанов, ректор СамГМУ, «рынок нейротехнологий сегодня относится к фронтирным направлениям науки, а в его развитии участвуют лучшие умы России и мира».

Приветствуя участников слёта, учёный подчеркнул, что многочисленные исследования и научные достижения открывают для новаторов и врачей новые перспективы. Именно для их интеграции, кооперации и поиска новых сквозных подходов и проводится встреча.

«Наше сегодняшнее мероприятия не случайно проходит в стенах крупнейшего в стране медицинского вуза. Нейротехнологии уже входят в нашу повседневную жизнь, значительно упрощая её и делая интересней. Но именно в медицине нейротехнологии имеют огромное прикладное значение для целого ряда направлений», – отметил модератор пленарного заседания Дмитрий Лапин, руководитель департамента по организации проектной деятельности АНО «Технологии возможностей», кандидат социологических наук.

Эксперт также рассказал о том, как в России поддерживается развитие нейротехнологий в рамках Национальной технологической инициативы и инфраструктурных центров «Нейронет».

Так, инфраструктурный центр «Нейронет» 3.0. помогает внедрять решения в практику и определяет приоритеты отрасли. В частности, проводит мониторинг и экспертизу, а также даёт консультации по реализации «дорожных карт».

НТИ «Нейронет», в свою очередь, ставит перед рынком задачу обеспечить технологический суверенитет и технологическое лидерство. В этом ключе ведётся поддержка технологий реабилитации, организация аналитической компании и максимальное вовлечение на рынок коллег из регионов.

Тему инновационных технологий, к которым безусловно относятся решения рынка «Нейронет» в медицине, поднял Пётр Кшнякин, руководитель отдела проектного менеджемента, производства и инжиниринга ИИР СамГМУ, директор ООО «Прототип», кандидат экономических наук, доцент.

Эксперт подчеркнул, что реальный рынок в первую очередь интересует прикладной научный потенциал любой технологии – то есть возможность её реализации в практических целях. При этом для успешного выхода на рынок, инновация должна предлагать новизну, быть технологичной и иметь успешную коммерциализацию.

«В случае с медицинскими изделиями, необходимо чётко понять, какую проблему решает ваш продукт и на какую целевую аудиторию он направлен. Для этого нужно найти и изучить конкурентов. Ведь их целевая аудитория – ваша. Если конкурентов нет, то скорее всего, у вас нет и продукта, который нужен рынку. Даже если вы его создадите, то он не будет удовлетворять потребности потребителей – их просто не будет. Не бывает продуктов без конкурентов. Конкурент есть всегда. Его наличие говорит о том, что на текущий момент у вас есть целевая аудитория и она нуждается в вашем продукте», – сказал Пётр Кшнякин.

Эксперт также отметил важность технологической оценки продукта – насколько вообще реально его изготовить и какие технологии для этого существуют?

Лишь после этих этапов можно переходить непосредственно к разработке и прототипированию. Но и это только начало пути. Поскольку речь идёт о медицинской продукции – она должна пройти этапы доклинических и затем клинических испытаний. А после – получить регистрацию медизделия в Росздравнадзоре.

О технологиях виртуальной и дополненной реальности в медицине рассказала Айкуш Назарян, руководитель лаборатории 3D моделирования тела человека Центра компетенций НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ, кандидат медицинских наук, доцент.

Спикер поделилась особенностями практического применения VR и AR в проектах СамГМУ и партнёрских организациях, в частности, представила возможности мультисенсорного тренажёра пассивной реабилитации ReviVR, а также виртуальной среды компании «Моторика» для обучения пациентов управлению бионическими протезами.

Не забыла Айкуш Назарян и про теорию, упомянув отличия виртуальной и дополненной реальностей, а также возможности для их прикладного применения.

«Сегодня на первый план выходит смешанная реальность, которая позволяет нам совместить и виртуальную реальность, и дополненную реальность, и наш реальный мир. На практике этот подход применяется в системах CAVE – проекционных комнатах для создания интерактивного окружения. Его часто используют на тренажёрах, шлемах и очках виртуальной реальности, а также на смартфонах, планшетах и любых других гаджетах», – отметила Айкуш Назарян.

В медицине решения на базе VR и AR позволяют практиковать сложные процедуры в реалистичной виртуальной среде, в том числе:

– Интегрироваться с различными роботизированными хирургическими установками;

– Создавать прототипы и испытывать медицинские устройства в виртуальных средах перед их физическим производством;

– Поддерживать программы реабилитации и адаптировать их к индивидуальным потребностям человека;

– Отвлекать пациента от боли и погружать его в определённые виртуальные миры и сценарии;

– Информировать пациентов об их состоянии, вариантах лечения и хирургических процедурах.

Фундаментальные аспекты и клинические приложения функциональной нейровизуализации представил участникам слёта Игорь Широлапов, заведующий лабораторией трансляционных исследований и персонализированной медицины НИИ нейронаук СамГМУ, кандидат медицинских наук, доцент.

«Нейровизуализация – это практически сформированная научная дисциплина, как раздел клинической медицины и диагностики. Она представляет собой комплекс современных исследований мозга, которые позволяют отобразить, визуализировать его прижизненную структуру, какие-то моменты функционирования и биохимические характеристики, то есть различные аспекты активности структуры, либо функции мозга», – представил возможности нейровизуализации Игорь Широлапов.

Она может проводится с помощью разных инструментов. Это электроэнцефалография, магнитно-резонансная томография, компьютерная томография, транскраниальная магнитная стимуляция, позитронно-эмиссионная томография – всего порядка 10 методов.

Эксперт подчеркнул, что с помощью нейровизуализации можно изучать как структуру, так и функции мозга.

Структурный способ позволяет в клинической практике диагностировать и выявлять различные аномалии, новообразования и патологии. Функциональная нейровизуализация, в свою очередь, применяет технологии измерения какого-либо аспекта функции мозга, например, с целью понимания взаимосвязи между активностью в определённых областях мозга и конкретными высшими интегративными функциями, такими как память, восприятие, принятие решения. Она используется в клинической медицине, а также в качестве исследовательского инструмента в нейробиологии, нейропсихологии и когнитивных нейронауках.

Игорь Широлапов рассказал об истории возникновения и развития нейровизуализации, с конца XIX века и до наших дней.

Особое внимание эксперт уделил методике функциональной ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS) или оптической томографии. Она позволяет регистрировать активность коры головного мозга путём измерения особенностей взаимодействия ближнего инфракрасного излучения (от 780 до 2500 нм) с гемоглобином.

«Метод связан с физиологическим феноменом «гемодинамического ответа» – быстрого локального увеличения мозгового кровотока в ответ на функциональную активацию нейронов соответствующей зоны. Ключевой особенностью этого феномена является соответствие (вплоть до полного совпадения) зоны локального повышения мозгового кровотока региону повышенной нейронной активности: соответствующие физиологические механизмы реализуются непосредственно на уровне клеточного микроокружения нейронов», – сказал Игорь Широлапов.

Спикер также сравнил оптическую томографию с другими методами и рассказал о возможностях её применения в неврологии, нейрореабилитации, психиатрии, психологии, когнитивной нейробиологии, различных фундаментальных исследованиях в смежных областях.

Доклад о диагностике и терапии с помощью транскраниальной магнитной стимуляции мозга представила Мария Сергеева, ведущий специалист лаборатории нейроинтерфейсов и нейротехнологий НИИ нейронаук СамГМУ, кандидат биологических наук, доцент.

Наибольшую пользу данная технология может принести в лечении нейродегенеративных заболеваний, которые сопровождаются нарушением когнитивных функций, в частности, болезни Альцгеймера.

«Проблема в том, что при болезни Альцгеймера отсутствует достаточная точность в прогнозировании прогрессирования заболевания, а клиническое течение сильно варьируется из-за ограничения понимания патофизиологии. Поэтому нужно определить надёжные биомаркеры, которые можно использовать в качестве основных индикаторов заболевания», – пояснила Мария Сергеева.

По словам спикера, транскраниальная стимуляция позволяет оценить и выявить заметные изменения нейропластичности, которые отмечаются при болезни Альцгеймера. Кроме того, этот метод позволяет исследовать патофизиологию нейротрансмиттерных систем, а также осуществить терапевтические стратегии.

«Что такое транскраниальная стимуляция? Это один из методов неинвазивной стимуляции головного мозга. Он основывается на законе электромагнитной индукции. Под воздействием индукционного электрического поля происходят деполяризация мембран корковых нейронов с возникновением потенциалов действия и распространение возбуждения на связанные кортикальные нейроны», – отметила Мария Сергеева.

Эксперт подчеркнула, что с одной стороны, транскраниальная стимуляция – это локальная стимуляция, но за счёт того, что нейроны связаны между собой, происходит распространение возбуждения и поэтому можно говорить о широкомасштабной активации. При этом если совместить транскраниальную стимуляцию с МРТ, то можно точно локализовать стимуляцию мозга.

Пока эксперты обсуждали особенности рынка «Нейронет» и возможности применения нейротехнологий в медицине, молодые умы соревновались в применении нейротехнологий на практике. Для них в стенах Слёта участников нейроиндустрии проводился хакатон на тему «ROBBO Triad Challenge: Координация виртуальных миссий с платформой, коптером и лабораторией». Молодым инженерам предложили разработать уникальные сценарии, в которых группа роботизированных систем работает вместе для достижения поставленной цели. С этим справились четыре команды.

Слёт участников нейроиндустрии в Самаре проводил Инфраструктурный центр по направлению «Нейронет» 3.0 НТИ (АНО «Технологии возможностей»), при содействии Самарского государственного медицинского университета.